FI115683B - Synchronization procedure and information transfer system - Google Patents
Synchronization procedure and information transfer system Download PDFInfo
- Publication number
- FI115683B FI115683B FI20030544A FI20030544A FI115683B FI 115683 B FI115683 B FI 115683B FI 20030544 A FI20030544 A FI 20030544A FI 20030544 A FI20030544 A FI 20030544A FI 115683 B FI115683 B FI 115683B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- receiver
- frequency
- transmitter
- burst
- transmitted
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2656—Frame synchronisation, e.g. packet synchronisation, time division duplex [TDD] switching point detection or subframe synchronisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2668—Details of algorithms
- H04L27/2673—Details of algorithms characterised by synchronisation parameters
- H04L27/2675—Pilot or known symbols
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2657—Carrier synchronisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
- H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
- H04L7/042—Detectors therefor, e.g. correlators, state machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Description
115683115683
Synkronisointimenetelmä ja tiedonsiirtojärjestelmäSynchronization method and communication system
AlaArea
Keksinnön kohteena on tiedonsiirtojärjestelmä ja synkronisointimenetelmä tiedonsiirtojärjestelmässä, jossa käytetään monikantoaaltolähetystä.The present invention relates to a communication system and a synchronization method in a communication system using multicast transmission.
5 Tausta5 Background
Langattomat tiedonsiirtojärjestelmät ovat viime aikoina olleet voimakkaan kehityksen kohteena. Lukuisia uusia palveluja on kehitetty, ja on ollut tarve kehittää ratkaisuja, jotka mahdollistavat suuren tiedonsiirtokapasiteetin. Yleisesti käytettyjen FDMA:n (Frequency Division Multiple Access), TDMA:n 10 (Time Division Multiple Access) ja CDMA:n (Code Division Multiple Access) rinnalle on kehitetty monikantoaaltolähetystä hyödyntäviä tiedonsiirtomenetelmiä. Näissä menetelmissä signaalia lähetetään samanaikaisesti useaa eri kantoaaltoa käyttäen.Wireless communication systems have recently been the subject of rapid development. Numerous new services have been developed, and there has been a need to develop solutions that enable high data throughput. In addition to commonly used FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), and CDMA (Code Division Multiple Access) methods of multi-carrier transmission have been developed. In these methods, the signal is transmitted simultaneously using several different carriers.
Monikantoaaltosignaaleja käytetään erityisesti laaja-kaistaisessa tie-15 donsiirrossa häipyvän monitieradiokanavan yli. Monitie-etenemisellä tarkoitetaan sitä, että signaali etenee lähettimen ja vastaanottimen välillä useaa eri reittiä. Signaalin jakaminen useaan rinnakkaiseen kantoaaltoon pidentää radiokanavassa siirrettävien symbolien kestoa ja mahdollistaa taajuustasossa tapahtuvan koodauksen, jolloin monitie-etenemisestä aiheutuvat häiriöt voi-20 daan eliminoida tiedonsiirtokapasiteetin kärsimättä oleellisesti.Multicarrier signals are used especially in wide bandwidth donation over a fading multi-path radio channel. Multipath propagation means that the signal travels between the transmitter and the receiver through several different paths. Splitting the signal into multiple parallel carriers extends the duration of symbols transmitted in the radio channel and enables frequency domain coding, whereby interference caused by multipath propagation can be eliminated without substantially reducing data transmission capacity.
• I < »• I <»
Informaatio on digitaalisessa monikantoaalto-järjestelmässä jaettu usealle rinnakkaiselle kantoaallolle taajuustasossa, minkä jälkeen suoritetaan • » · konversio aikatasoon, jonka jälkeen signaali lähetetään. Ajoitus eli synkroni-';'; ’ sointi on tiedonsiirrossa ja etenkin monikantoaaltolähetyksissä olennaista. Tun-In a digital multicarrier system, the information is distributed to a plurality of parallel carriers in the frequency domain, followed by a conversion to a time domain, followed by a signal being transmitted. Timing, or synchronous ';'; 'Ringing is essential for data transmission, and especially for multicarrier transmissions. hours
> I I> I I
·’ ;* 25 netun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa synkronointia varten luodaan muuta- ma tunnettu symboli, jotka lähetetään taajuustasossa moduloituna ennen varsinaista dataa. Vastaanotin pystyy tunnistamaan synkronisointisymbolin ja ·,; · käynnistämään vastaanoton oikea-aikaisesti. Ajoituksen tarkkuus on tärkeää, sillä vastaanottimessa aikatasossa oleva signaali muutetaan jälleen taajuusta-. ‘ 30 soon ilmaisua varten.In prior art solutions for synchronization, a few known symbols are created which are transmitted in the frequency domain modulated before the actual data. The receiver can recognize the synchronization symbol and · ,; · Start the reception on time. Timing accuracy is important because the receiver's time domain signal is again converted to frequency. '30 soon for expression.
,,; Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa synkronoituminen tyypil- lisesti tapahtuu erilaisia korrelaatiomenetelmiä käyttäen. Tunnettuja menetel-miä ovat esimerkiksi differentiaalisen korrelaattorin käyttö sekä sovitetun suo-: dattimen käyttö.,,; In prior art solutions, synchronization typically occurs using different correlation methods. Known methods include, for example, the use of a differential correlator and the use of a fitted filter.
115683 2115683 2
Differentiaalisessa korreloinnissa signaali jaetaan kahteen osaan, joista toista viivästetään ja korreloidaan viivästämättömän osan kanssa. Mikäli vastaanottimen vastaanottama ja näytteistämä signaali muodostuu kahdesta perättäisestä identtisestä sekvenssistä, saadaan korrelaattorin lähdöstä piikki, 5 jonka ylittäessä ennalta määrätyn kynnystason oletetaan lähetyksen saapuvan ja aloitetaan vastaanotto.In differential correlation, the signal is divided into two parts, one of which is delayed and correlated with the non-delayed part. If the signal received and sampled by the receiver consists of two consecutive identical sequences, the output of the correlator will result in a peak 5 exceeding the predetermined threshold level, the transmission is expected to arrive and reception is initiated.
Sovitettua suodatinta käytettäessä lasketaan tulevan taajuustasossa moduloidun signaalin ja suodattimeen ennalta ohjelmoitujen kertoimien välistä korrelaatiota. Signaalien ollessa riittävän paljon samankaltaisia, saadaan 10 sovitetun suodattimen lähdöstä piikki, jota verrataan kynnystasoon, jonka ylittyessä aloitetaan vastaanotto.When using a matched filter, the correlation between the incoming frequency modulated signal and the coefficients pre-programmed into the filter is calculated. When the signals are sufficiently similar, the output of the 10 matched filters produces a peak which is compared to a threshold level above which reception is initiated.
Tunnetun tekniikan mukaisissa menetelmissä heikkouksina ovat esimerkiksi huono ajoitustarkkuus, toteutuksen monimutkaisuus, synkronoinnin hitaus tai luotettavuus.The disadvantages of prior art methods include poor timing accuracy, implementation complexity, slow synchronization, or reliability.
15 Aikasynkronoinnin lisäksi ongelmana on taajuussynkronointi, sillä monikantoaaltosignaalin ortogonaalisuus heikkenee merkittävästi taajuusvir-heen takia heikentäen suorituskykyä. Lisäksi signaalin vaihetarkan eli koheren-tin ilmaisun toimivuus vaatii lähettimen ja vastaanottimen toimimista hyvin tarkasti samalla taajuudella. Käytännössä tämä ei ole mahdollista, vaan yleensä 20 vastaanottimen on mitattava vastaanotetusta signaalista lähettimen ja vastaanottimen välinen taajuusero ja korjattava omaa taajuuttaan tai tulevaa sig-..! ‘ naalia siten, että taajuusero saadaan kompensoitua.In addition to time synchronization, there is also the problem of frequency synchronization, since the orthogonality of the multi-carrier signal is significantly reduced due to a frequency error, thus impairing performance. In addition, the function of the phase-accurate signal, or coherent detection, of the signal requires that the transmitter and receiver operate very accurately at the same frequency. In practice this is not possible, but generally the 20 receivers have to measure the frequency difference between the transmitter and the receiver from the received signal and correct their own frequency or incoming sig - ..! 'To compensate for the frequency difference.
Adaptiivisissa järjestelmissä, joissa vaihdellaan esimerkiksi signaa-: Iin lähetyksessä käytettävää modulaatiomenetelmää tai muita lähetysparamet- 25 reja, on edellä mainittujen menetelmien puutteena se, että lähetetystä signaa-· lista osa täytyy allokoida adaptoitumista varten tarvittavan informaation siir- , · ··. toon, mikä huonontaa kaistan käytön tehokkuutta.Adaptive systems that vary, for example, the modulation scheme used for signal transmission or other transmission parameters, have the drawback that the transmitted signal component must be allocated a · ··· transmission of information needed for adaptation. which reduces the bandwidth efficiency.
Lyhyt selostus : i Keksinnön tavoitteena on toteuttaa tehokas synkronisointiratkaisu.BRIEF DESCRIPTION: It is an object of the invention to provide an efficient synchronization solution.
30 Tämä saavutetaan synkronointimenetelmällä tiedonsiirtojärjestel mässä, jossa siirretään purskemaista dataa taajuustasossa moduloituna useal-le kantoaallolle. Lähettimessä liitetään kunkin purskeen alkuun valesatunnai-nen bittijono, joka lähetetään yhtä kantoaaltoa käyttäen ennen muuta dataa, ja ,.: valesatunnaisen bittijonon jälkeen ainakin yksi taajuustasossa moduloitu synk- ’"> 35 ronointikuvio, joka lähetetään useaa kantoaaltoa käyttäen, ja vastaanotin käyt tää bittijonoa aika- ja taajuussynkronisoituessaan vastaanotettuun signaaliin.This is achieved by a synchronization method in a data transmission system in which burst data is transmitted in the frequency domain modulated on a plurality of carriers. At the transmitter, a pseudorandom bit string transmitted at one carrier before the other data is appended to the beginning of each burst, and,. After the pseudorandom bit string, at least one frequency-modulated sync pattern transmitted by multiple carriers is used by the receiver. and frequency synchronizing with the received signal.
115683 3115683 3
Keksinnön kohteena on myös tiedonsiirtojärjestelmä, joka käsittää lähettimen ja vastaanottimen, joka lähetin on sovitettu lähettämään purske-maista dataa taajuustasossa moduloituna usealle kantoaallolle. Lähetin käsittää välineet liittää kunkin purskeen alkuun aikatasossa moduloitu valesatun-5 nainen bittijono, ja lähetin on sovitettu lähettämään bittijono ennen muuta dataa yhtä kantoaaltoa käyttäen, ja lähetin on sovitettu liittämään kunkin purskeen alkuun bittijonon jälkeen ainakin yksi taajuustasossa moduloitu synk-ronointikuvio, ja lähetin on sovitettu lähettämään synkronointikuvio useaa kantoaaltoa käyttäen, ja vastaanotin käsittää välineet käyttää valesatunnaista bitti-10 jonoa aika- ja taajuussynkronoituessaan vastaanotettuun signaaliin.The invention also relates to a communication system comprising a transmitter and a receiver, which transmitter is adapted to transmit burst-like data in the frequency domain modulated on a plurality of carriers. The transmitter comprises means for coupling at the beginning of each burst a time domain modulated pseudorandom female bit string, and the transmitter is adapted to transmit a bit string before the data using a single carrier, and the transmitter is adapted to append at least one frequency modulated synchronization pattern after the bit string; transmit a synchronization pattern using multiple carriers, and the receiver comprises means for using a pseudo-random bit-10 sequence in time and frequency synchronization with the received signal.
Keksinnön kohteena on myös lähetin, joka on sovitettu lähettämään purskemaista dataa taajuustasossa moduloituna usealle kantoaallolle. Lähetin käsittää välineet liittää kunkin purskeen alkuun aikatasossa moduloitu va-lesatunnainen bittijono ja valesatunnaisen bittijonon jälkeen ainakin yksi taa-15 juustasossa moduloitu synkronointikuvio ja lähetin on sovitettu lähettämään bittijono ennen muuta dataa yhtä kantoaaltoa käyttäen ja synkronointikuvio useaa kantoaaltoa käyttäen.The invention also relates to a transmitter adapted to transmit burst data in the frequency domain modulated to a plurality of carriers. The transmitter comprises means for appending at the beginning of each burst a time-modulated random bit sequence and, after the pseudorandom bit sequence, at least one back-15 modulated synchronization pattern, and the transmitter is adapted to transmit the bit sequence before other data using a single carrier.
Keksinnön kohteena on myös vastaanotin, joka on sovitettu vastaanottamaan purskemaista signaalia, joka on lähetetty taajuustasossa modu-20 loituna usealle kantoaallolle. Vastaanotin käsittää välineet tunnistaa kunkin purskeen alusta siihen liitetty yhdellä kantoaallolla lähetetty bittijono, ja usealla kantoaallolla lähetetty synkronointikuvio, ja välineet käyttää valesatunnaista i ’ bittijonoa aika- ja taajuussynkronoituessaan vastaanotettuun signaaliin.The invention also relates to a receiver adapted to receive a burst-like signal transmitted in the frequency domain modulated on a plurality of carriers. The receiver comprises means for detecting from the beginning of each burst a bit carrier transmitted on it, and a synchronization pattern transmitted on multiple carriers, and means for using a pseudorandom bit sequence in time and frequency synchronization with the received signal.
• Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä pa- .···. 25 tenttivaatimuksissa.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. 25.
• ·• ·
Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan useita etuja. Pseu- * · dosatunnainen PN-sekvenssi voidaan aikatasossa toteuttaa kestoltaan ly- • » hemmäksi kuin taajuustasossa moduloitu synkronointisymboli, jolloin synkronoituminen on nopeampaa kuin aiemmin tunnetuilla menetelmillä. Myös : 30 synkronoitumistarkkuus on parempi kuin esim. differentiaalisella korrelaattorilla toteutetun synkronoitumisen tarkkuus. Käytettäessä binäärisiä bittijonoja on vastaanottaessa käytettävän sovitetun suodattimen toteutus helppoa ja se vie .·*. vähän laskentatehoa verrattuna tilanteeseen, jossa taajuustasossa moduloitua ] ·‘ signaalia korreloidaan sovitetulla suodattimena.The solution according to the invention achieves several advantages. The pseudorandom PN sequence may be implemented at a time domain shorter than the frequency modulated synchronization symbol, whereby synchronization is faster than previously known methods. Also: the accuracy of the synchronization is better than the accuracy of the synchronization by means of, for example, a differential correlator. When using binary bit strings, the implementation of the matched filter used to receive is easy and costly. low computing power compared to the case where the frequency modulated] · 'signal is correlated as a matched filter.
35 Monikantoaaltosignaalin huipputehon suhde keskimääräiseen te- ‘:: hoon on erittäin suuri, eli lähetteessä on voimakkaita hetkellisiä piikkejä, vaikka 115683 4 keskimääräinen signaalin taso olisikin alhainen. Lähetin- ja vastaanotinosien lineaarisuus on mitoitettava huipputehon vaatimusten mukaan. Valesatunnai-sen PN-signaalin verhokäyrä on lähes vakio, eli huipputehon suhde keskimääräiseen tehoon on pieni. Tällöin PN-sekvenssi voidaan lähettää huomattavasti 5 suuremmalla keskimääräisellä teholla kuin varsinainen data, jolloin synkronointi saadaan erittäin luotettavaksi.35 The peak power ratio of the multicarrier signal to the average power is very high, i.e., there are strong transient peaks in the transmission, even if the average signal level of 115683 4 is low. The linearity of the transmitter and receiver components must be dimensioned to meet peak power requirements. The envelope of the pseudorandom PN signal is almost constant, i.e. the ratio of peak power to average power is small. In this case, the PN sequence can be transmitted at a significantly higher average power than the actual data, thereby making the synchronization very reliable.
KuvioluetteloList of figures
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa 10 kuviot 1A, 1B ja 1C esittävät esimerkkejä purskeen rakenteesta ja monikantoaaltolähetyksestä, kuvio 2 havainnollistaa esimerkkiä lähettimestä, kuvio 3 havainnollistaa esimerkkiä vastaanottimesta, kuvio 4 havainnollistaa toista esimerkkiä vastaanottimesta ja 15 kuvio 5 havainnollistaa kolmatta esimerkkiä vastaanottimesta.The invention will now be described in greater detail in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which Figs. the third example of a receiver.
Suoritusmuotojen kuvausDescription of Embodiments
Keksinnön edullisia suoritusmuotoja voidaan soveltaa monikantoaal-tolähetystä käyttävissä tiedonsiirtojärjestelmissä, joissa siirretään purskemaista dataa. Viitaten kuvioon 1A tarkastellaan erästä esimerkkiä purskeen raken-20 teestä ja monikantoaaltolähetyksestä. Kuviossa 1A on esitetty purske 100. Purske käsittää varsinaisen siirrettävän datan 102, joka on koostuu esimerkiksi yhdestä tai useammasta peräkkäisestä symbolista. Ennen dataa purske käsitti/ tää ainakin yhden synkronointisymbolin 104, jota käytetään vastaanottimessa • · kanavaestimointiin. Synkronointisymboli voi olla esimerkiksi sellainen symboli, • I · : ·' 25 jonka vaihe ja amplitudi on ennalta tunnettu. Purskeen alkuun ennen synk- ronointisymboleita on edullisissa suoritusmuodoissa liitetty valesatunnainen bittijono 106, joka on esimerkiksi binäärinen bittijono.Advantageous embodiments of the invention can be applied to multicast transmission systems in which burst-like data is transmitted. Referring to Figure 1A, an example of burst construction and multi-carrier transmission is considered. Fig. 1A shows a burst 100. The burst comprises the actual data to be transmitted 102, which consists for example of one or more consecutive symbols. Prior to the data, the burst comprised at least one synchronization symbol 104 used by the receiver for channel estimation. The synchronization symbol may be, for example, a symbol whose phase and amplitude are known in advance. In the preferred embodiments, a pseudorandom bit string 106 is attached to the beginning of the burst before the synchronization symbols, which is, for example, a binary bit string.
: Monikantoaalto-järjestelmässä lähetettävä signaali jaetaan siis use- alle rinnakkaiselle kantoaallolle taajuustasossa, minkä jälkeen suoritetaan kon-30 versio aikatasoon, jonka jälkeen signaali lähetetään. Kuviossa 1A havainnollis- » « f :>t;’ tetaan lähetyksessä käytettäviä kantoaaltoja 108 - 118. Vaaka-akselilla on I · **;· aika ja pystyakselilla taajuus. Kantoaaltojen lukumäärä ja niiden välinen taa- juusero ovat järjestelmästä riippuvia parametrejä, kuten alan ammattimiehelle • ·. *: on selvää.Thus, in a multi-carrier system, the signal to be transmitted is distributed to a plurality of parallel carriers in the frequency domain, followed by a con-30 version in the time domain, after which the signal is transmitted. Fig. 1A illustrates transmission carriers 108-118 for transmission. The horizontal axis has I · **; · time and the vertical axis has frequency. The number of carriers and the frequency difference between them are system dependent parameters such as those skilled in the art. *: it is clear.
• · 115683 5• · 115683 5
Purskeen 100 lähetyksessä purskeen alussa oleva bittijono 106 moduloidaan esimerkiksi BPSK-menetelmällä ja lähetetään yhtä kantoaaltoa 112 käyttäen. Tämän jälkeen moduloidaan loput purskeesta, eli yksi tai useampi synkronointisymboli 104 ja varsinainen data tarkoitukseen varatuille kan-5 toaalloille 108 - 118 ja lähetetään vastaanottimelle. Bittijono 106 voi koostua yhdestä tai useammasta BPSK-koodatusta binäärisestä valesatunnaisesta sekvenssistä.In burst 100 transmission, bit string 106 at the beginning of burst is modulated, for example, by the BPSK method and transmitted using a single carrier 112. Thereafter, the remainder of the burst, i.e. one or more synchronization symbols 104 and the actual data, are dedicated to the dedicated carriers 108-118 and transmitted to the receiver. The bit sequence 106 may consist of one or more BPSK encoded binary pseudorandom sequences.
Kuviossa 1B havainnollistetaan erästä toista suoritusmuotoa, jossa purskeen 100 bittijono 106 lähetetään ns. 0-kantoaallolla 120, joka sijaitsee 10 lähetteen keskitaajuudella. Taajuuksien 122 ja 124 lukumäärä keskitaajuuden molemmilla puolilla on siis yhtä suuri. Eräässä suoritusmuodossa bittijonon lähetyksessä käytetyllä kantoaallolla 120 ei lähetetä varsinaista dataa.Figure 1B illustrates another embodiment in which a bit sequence 106 of a burst 100 is transmitted in a so-called. 0 carrier 120 located at the center frequency of 10 transmissions. The number of frequencies 122 and 124 on both sides of the center frequency is thus equal. In one embodiment, the carrier 120 used to transmit the bit string does not transmit the actual data.
Kuviossa 1C havainnollistetaan esimerkkiä signaalipurskeesta aikatasossa. Kuvion vaaka-akselilla on aika ja pystyakselilla amplitudi. Purske kä-15 sittää bittijonon 106, synkronisointisymbolit 104 ja varsinaisen datan 102. Kuvio havainnollistaa kuinka datasignaalilla 102 on suuri huippuarvon suhde keskimääräiseen signaaliin. Datasignaali käsittää siis voimakkaita hetkellisiä piikkejä. Tällöin lähettimen ja vastaanottimen osat on mitoitettava suurimman signaalin mukaan riittävän lineaarisiksi. Bittijonon 106 amplitudi ei puolestaan 20 vaihtele, joten se voidaan lähettää suuremmalla keskimääräisellä teholla kuin datasignaali 102. Tämä parantaa synkronoinnin luotettavuutta.Figure 1C illustrates an example of a signal burst in a time domain. The horizontal axis of the pattern has time and the vertical axis has amplitude. The burst comprises a bit string 106, synchronization symbols 104, and actual data 102. The figure illustrates how the data signal 102 has a high peak-to-average ratio. The data signal thus comprises strong instantaneous peaks. In this case, the transmitter and receiver components must be dimensioned sufficiently linear for the maximum signal. The bit string 106, in turn, does not vary in amplitude, so it can be transmitted at a higher average power than the data signal 102. This improves the reliability of the synchronization.
Kuviossa 2 havainnollistetaan erästä esimerkkiä lähettimestä. Lähe-;:· tin käsittää modulaattorin 200, jonka sisäänmenossa on lähetettävä data 202.Figure 2 illustrates an example of a transmitter. The transmitter comprises a modulator 200 having input 202 to be transmitted.
• Modulaattorissa 200 dataa prosessoidaan valitun pituisina lohkoina (esimer- . * · *. 25 kiksi 400 bittiä, mutta lohkojen pituudella voi olla myöskin mikä tahansa muukin arvo). Kukin lohko voidaan koodata esimerkiksi konvoluutioenkooderilla ja lo- ..! t mitella, eli sekoitetaan lohkon bittien järjestys halutulla sekvenssillä. Tässä yh- * · _ teydessä tapahtuu datan jako eri kantoaalloille. Tämän jälkeen lohkot moduloidaan ja esivääristetään. Modulaattorin 200 toiminta on alan ammattimiehelle : · 30 tunnettua. Modulaattorin ulostulossa ovat moduloidut kompleksiset symbolit .: 204, jotka viedään halutussa järjestyksessä muuntimelle 206, jossa symbolit v. muunnetaan taajuustasoista aikatasoon esimerkiksi IFFT:n (Inverse Fast Fou- ·. her Transform) avulla. Ennen varsinaisia datasymboleja muuntimelle 206 syö tetään haluttu määrä tunnettuja synkronointisymboleja, joita vastaanotin käyt-...: 35 tää signaalin ilmaisussa.In the modulator 200, data is processed into blocks of a selected length (e.g., * · * .25 to 400 bits, but the length of the blocks may also have any other value). Each block may be encoded, for example, by a convolutional encoder and ..! that is, mixing the order of the bits of the block with the desired sequence. In this connection, data is distributed to different carriers. The blocks are then modulated and pre-distorted. Modulator 200 is well known to one of ordinary skill in the art: · 30 known. At the output of the modulator are modulated complex symbols: 204, which are applied in the desired order to a converter 206, where symbols v are converted from frequency levels to time domain, for example, by means of an IFFT (Inverse Fast Transform). Prior to the actual data symbols, the converter 206 is supplied with the desired number of known synchronization symbols that the receiver uses -...: 35 for signal detection.
115683 6115683 6
Muuntimen kompleksinen ulostulossignaali 208 viedään edelleen signaalinkäsittelylohkolle 210, joka on toteutettu esimerkiksi prosessorin ja sig-naalinkäsittelyohjelmiston tai ohjelmoitavan logiikan avulla. Myös muut vaihtoehdot ovat mahdollisia, kuten alan ammattimiehelle on selvää. Signaalikäsitte-5 lylohkossa 210 kompleksista signaalia voidaan muokata halutulla tavalla, esimerkiksi kompressoida, leikata, suodattaa tai puskuroida.The complex output signal 208 of the converter is further passed to a signal processing block 210 implemented, for example, by a processor and signal processing software or programmable logic. Other alternatives are possible, as will be apparent to one skilled in the art. In signal concept block 5, block 210 may modify the complex signal as desired, for example, by compressing, cutting, filtering, or buffering.
Lähetin käsittää myös ohjausyksikön 212, joka ohjaa kaikkien signaalinkäsittelyyn tarvittavien lohkojen toimintaa. Ohjausyksikkö ohjaa myös bit-tilohkogeneraattorin 214 toimintaa. Bittilohkogeneraattori 214 generoi ohjaus-10 yksikön ohjaamana valitun pseudosatunnaisen bittijonon, joka liitetään signaaliin ennen varsinaista dataa ja taajuustasossa moduloituja synkronointisym-boleja.The transmitter also comprises a control unit 212 which controls the operation of all blocks required for signal processing. The control unit also controls the operation of the bit space block generator 214. The bit block generator 214 generates, under the control of the control unit 10, a selected pseudorandom bit sequence which is appended to the signal before the actual data and frequency domain modulated synchronization symbols.
Kompleksinen sekoittaja 216 siirtää kompleksisen signaalin halutulle välitaajuudelle. Tämä toimenpide voidaan suorittaa myös analogisesti radio-15 taajuusosissa. Välitaajuinen signaali muunnetaan analogiseen muotoon D/A-muuntimessa 218 ja viedään radiotaajuusosiin 220 vahvistettavaksi ja sekoitettavaksi varsinaiselle lähetystaajuudelle. Lopuksi signaali lähetetään antennin 222 avulla.The complex mixer 216 transmits the complex signal to the desired intermediate frequency. This operation can also be performed analogously in the radio-15 frequency sections. The intermediate frequency signal is converted to analog form in the D / A converter 218 and fed to radio frequency sections 220 for amplification and mixing at the actual transmission frequency. Finally, the signal is transmitted by antenna 222.
Eräässä suoritusmuodossa ohjausyksikkö valitsee kunkin purskeen 20 alussa lähetettävän bittijonon usean vaihtoehdon joukosta. Valinnan perusteella ohjausyksikkö lähettää vastaavan ohjauksen bittilohkogeneraattorille 214. joka generoi halutun bittijonon. Bittijonon avulla voidaan täten siirtää jotain ha-·:· luttua informaatiota vastaanottimelle. Esimerkiksi adaptiivisissa järjestelmissä, • joissa vaihdellaan lähetyksessä käytettävää modulointimenetelmää, voidaan i · I · 25 tieto käytetystä modulointimenetelmästä välittää vastaanottimelle tiettyä bittijo- :v, noa käyttämällä.In one embodiment, the control unit selects a bit string to be transmitted at the beginning of each burst 20 from a plurality of options. Based on the selection, the control unit transmits the corresponding control to the bit block generator 214, which generates the desired bit string. The bit string can thus be used to transfer any desired information to the receiver. For example, in adaptive systems that • vary the modulation method used in transmission, the information about the modulation method used can be transmitted to the receiver using a specific bit string.
* ** *
Kuviossa 3 havainnollistetaan esimerkkiä vastaanottimesta. Esitet- 1 · tävä rakenne soveltuu erityisesti suoritusmuotoihin, joissa käytettävää bittijonoa ei vaihdeta. Vastaanotin vastaanottaa signaalia antennilla 300. Vastaan- : : 30 otettu signaali 302 viedään radiotaajuusosilla 304, jossa signaali tyypillisesti vahvistetaan, suodatetaan ja muunnetaan välitaajuudelle. Välitaajuinen sig-'. naali viedään analogia/digitaalimuuntimelle 306, jossa signaali muutetaan digi taaliseen muotoon. Muuntimen ulostulosta signaali viedään sekoittimelle 308, jossa signaali sekoitetaan kompleksisesti kantataajuudelle, jolloin signaalin : 35 muodostavat sen I- ja Q-osat, joilla on 90 asteen vaihesiirto. Tämä toimenpide * voidaan suorittaa myös analogisesti radiotaajuusosissa. Kantataajuinen sig- 115683 7 naali viedään rinnakkain signaalinkäsittelylohkolle 310 ja sovitetulle suodatti-melle 312. Signaalinkäsittelylohko 310 on toteutettu esimerkiksi prosessorin ja signaalinkäsittelyohjelmiston tai ohjelmoitavan logiikan avulla. Myös muut vaihtoehdot ovat mahdollisia, kuten alan ammattimiehelle on selvää.Figure 3 illustrates an example of a receiver. The structure to be presented is particularly suitable for embodiments in which the bit string used is not interchanged. The receiver receives the signal by antenna 300. The received signal 302 is transmitted by radio frequency sections 304, where the signal is typically amplified, filtered and converted to intermediate frequency. Intermediate frequency sig- '. the signal is output to an analog / digital converter 306 where the signal is converted to digital format. From the output of the converter, the signal is applied to mixer 308, where the signal is complexly mixed to the baseband, whereby the signal: 35 is formed by its I and Q portions having a 90 degree phase shift. This operation * can also be performed analogously in the radio frequency sections. The baseband signal 115683 7 is applied in parallel to the signal processing block 310 and the matched filter 312. The signal processing block 310 is implemented, for example, by means of a processor and signal processing software or programmable logic. Other alternatives are possible, as will be apparent to one skilled in the art.
5 Sovitetun suodattimen 312 avulla vastaanotin synkronoituu purs- keen alussa olevaan bittijonoon. Suodattimessa lasketaan korrelaatiota ennalta ohjelmoidun PN-sekvenssin ja vastaanotetun signaalin I- ja Q- osien kesken. Suodattimen 312 ulostulo on kytketty ohjausyksikköön 314, jossa I-ja Q-osien korrelaatiotuloksesta lasketaan neliöllistä summatehoa. Laskettua sum-10 matehoa verrataan ennalta asetettuun kynnysarvoon, ja kun summatehon arvo ylittää kynnysarvon, ohjausyksikkö havaitsee purskeen vastaanoton alkuhet-ken.5 A matching filter 312 synchronizes the receiver to the bit string at the beginning of the burst. The filter calculates the correlation between the pre-programmed PN sequence and the I and Q portions of the received signal. The output of the filter 312 is coupled to the control unit 314, where a squared sum power is calculated from the correlation result of the I and Q sections. The calculated sum-10 mate power is compared to a preset threshold, and when the sum power value exceeds a threshold, the control unit detects an initial burst reception.
Signaalikäsittelylohkossa 310 kompleksista signaalia voidaan käsitellä halutulla tavalla, esimerkiksi määrittää signaalista taajuusvirhe. Kun taa-15 juusvirhe tiedetään, voidaan sen perusteella suorittaa taajuuskorjaus sekoitti-messa 308. Täten synkronisointi voidaan suorittaa taajuuskorjatulle signaalille, joka parantaa synkronisointia.In the signal processing block 310, the complex signal can be processed as desired, for example, a frequency error is determined from the signal. When the frequency error 15 is known, it can be used to perform equalization in the mixer 308. Thus, synchronization can be performed on the equalized signal which improves synchronization.
Ohjausyksikön 314 ulostulosta viedään tahdistussignaali 316 muun-timelle 318 sekä demodulaattorille 320. Muuntimessa 318 vastaanotettu 20 muunnetaan aikatasosta taajuustasoon esimerkiksi FFT:n (Fast Fourier Transform) avulla. Muuntimen 318 sisäänmenossa on signaalinkäsittelylohkon 310 _ ;· ulostulosignaali. Kun muunnin 318 saa ohjausyksiköltä 314 tahdistussignaalin 316 purskeen alkamisesta, muunnin voi välittömästi tahdistua purskeen seu-: ; ; raavaan osaan, eli yhteen tai useampaan synkronointisymboliin. Synkronointi- , . 25 symbolit ovat esimerkiksi symboleita, joiden vaihe ja amplitudi ovat ennalta * » tunnettu. Vastaanotin käyttää synkronointisymboleja mm. kanavaestimointiin,From the output of the control unit 314, a synchronization signal 316 is applied to the converter 318 and the demodulator 320. The received 20 in the converter 318 is converted from a time domain into a frequency domain by means of, for example, Fast Fourier Transform (FFT). The input of converter 318 has an output signal of signal processing block 310; When the converter 318 receives from the control unit 314 a synchronization signal 316 when the burst starts, the converter may immediately synchronize with the burst; ; or one or more synchronization symbols. Syncronizing- , . For example, symbols are symbols whose phase and amplitude are known in advance. The receiver uses synchronization symbols e.g. channel estimation,
' I'I
eli radiotien aiheuttaman signaalin vääristymisen mittaamiseen. Täten vastaan-ottimessa voidaan havaita signaalitiellä tapahtuneet vaiheen ja amplitudin muutokset, ja kompensoida ne. Synkronointisymboleiden jälkeen muunnin vas-: 30 taanottaa varsinaisen datan. Muuntimen 318 ulostulosta taajuustasoon muun- nettu signaali viedään ilmaisimelle 320, jossa suoritetaan tunnetun tekniikan , mukainen kanavadekoodaus, vastalomittelu ja datan purku kantoaalloilta. Ku kin purske käsitti ainakin yhden taajuustasossa moduloidun synkronointikuvi-on.that is, measuring the signal distortion caused by the radio path. Thus, the receiver can detect and compensate for phase and amplitude changes in the signal path. After the synchronization symbols, the converter receives the actual data. From the output of the converter 318 to the frequency domain, the converted signal is applied to a detector 320 which performs channel decoding, de-interleaving and decoding of carriers according to the prior art. Each burst consisted of at least one frequency domain modulated synchronization pattern.
: 35 Kuviossa 4 havainnollistetaan toista esimerkkiä vastaanottimesta.: 35 Figure 4 illustrates another example of a receiver.
Esitettävä rakenne soveltuu erityisesti suoritusmuotoihin, joissa käytettävää 115683 8 bittijonoa vaihdetaan. Tässä esimerkissä vastaanottimen alkupää on samanlainen kuin edellisessä esimerkissä. Antennin 300, radiotaajuusosien 304, ana-logia/digitaalimuuntimen 306 ja sekoittimen 308 toiminta on edellä kuvatun kaltainen. Kantataajuinen signaali sekoittimen 308 ulostulosta viedään signaalin-5 käsittelylohkolle 310 ja joukolle sovitettuja suodattimia 400 - 406.The structure shown is particularly suited to embodiments in which the 115683 8 bit strings used are interchanged. In this example, the receiver end is similar to the previous example. The operation of the antenna 300, the radio frequency components 304, the analog / digital converter 306 and the mixer 308 is similar to that described above. The baseband signal from the output of mixer 308 is applied to signal-5 processing block 310 and a plurality of matched filters 400-406.
Kunkin suodattimen 400 - 406 ulostulo on kytketty ohjausyksikköön 314. Suodattimiin on ennalta ohjelmoitu lähetyksessä käytettäviä bittijonoja vastaavat parametrit. Kun vastaanotettu bittijono syötetään sovitettuihin suodattimiin 400 - 406, saadaan piikki sen sovitetun suodattimen ulostulosta, joka 10 käsitti kyseisen bittijonon parametrit. Ohjausyksikössä 314 kunkin suodattimen ulostulosignaalia verrataan ennalta asetettuun kynnysarvoon, ja kun jonkin suodattimen ulostulo ylittää kynnysarvon, ohjausyksikkö havaitsee purskeen vastaanoton alkuhetken ja siitä, mikä suodatin havaitsi bittijonon, voi ohjausyksikkö päätellä mikä bittijono oli kyseessä. Vastaanotettua signaalia voidaan nyt 15 käsitellä signaalinkäsittelylohkossa 310, muokkaimessa 318 ja demodulaat-torissa 320 ja muissa lohkoissa ohjausyksiköltä saatavien tietojen mukaan.The output of each filter 400-406 is coupled to control unit 314. The filters are pre-programmed with parameters corresponding to the bit strings used in the transmission. When the received bit string is supplied to matched filters 400 to 406, a peak is obtained from the output of the matched filter which comprised the parameters of that bit string. In the control unit 314, the output signal of each filter is compared to a preset threshold, and when the output of a filter exceeds a threshold, the control unit detects the start of burst reception and which filter detected the bit string, the control unit can determine which bit string was involved. The received signal can now be processed in the signal processing block 310, the modifier 318 and the demodulator 320 and other blocks according to information received from the control unit.
Eräässä suoritusmuodossa vastaanotin käyttää useasta antennista tai antennielementistä koostuvaa antenniryhmää signaalien vastaanottamiseen. Tällöin voidaan antenniryhmän suuntaavuutta säätää vaiheistamalla eri 20 antennielementeillä vastaanotettua signaalia ja summaamalla signaalit yhteen. Kunkin purskeen alkuun liitetty tunnettua bittijonoa voidaan vastaanottimessa ..T käyttää eri antennielementeistä tulevien signaalien vaihe-erojen määrittelyyn.In one embodiment, the receiver uses an array of antennas or antenna elements to receive signals. Here, the directionality of the antenna array can be adjusted by phasing the signals received by the various antenna elements and summing the signals together. The known bit string attached to the beginning of each burst in the receiver ..T can be used to determine the phase difference between signals from different antenna elements.
Tätä tietoa voidaan ohjausyksikössä käyttää hyväksi määritettäessä sopivaa : : : vaiheista halutun suuntakuvion aikaansaamiseksi.This information can be utilized by the control unit to determine the appropriate::: steps to obtain the desired orientation pattern.
• » » I• »» I
25 Kuvio 5 havainnollistaa antenniryhmää käyttävää suoritusmuotoa.Figure 5 illustrates an embodiment using an antenna array.
i‘.*: Signaali vastaanotetaan useasta antennielementistä koostuvalla antenniryh- ,··*. mällä 500. Antenniryhmällä 500 vastaanotettu signaali viedään radiotaajuus- osien 502 ja A/D-muuntimen 504 kautta sekoittimelle 506. Näiden osien toiminta on edellä kuvatun kaltainen. Vastaanotin käsittää myös summaimen 508, 30 jossa eri antennielementeillä vastaanotetut signaalit vaiheistetaan ja sum- * ·' mataan ohjausyksiköltä 314 tulevan ohjauksen perusteella. Sovitetussa suo- dattimessa 312 määritetään kullakin antennielementillä vastaanotetun signaalin alkuperäinen vaihe, ja tämä tieto välitetään ohjausyksikölle 314, joka käyttää sitä hyväkseen määrittäessään halutun suuntakuvion aikaansaamiseksi 35 tarvittavaa vaiheistusta. Summaimelta signaali viedään edelleen signaalinkäsit-telylohkoon 310.i '. *: The signal is received by the antenna array, ·· *, which consists of several antenna elements. The signal received by the antenna array 500 is applied through radio frequency sections 502 and A / D converter 504 to mixer 506. The operation of these sections is similar to that described above. The receiver also comprises an adder 508, 30 in which the signals received by different antenna elements are phased and summed based on control from the control unit 314. The matched filter 312 determines the original phase of the received signal for each antenna element, and this information is transmitted to the control unit 314, which utilizes it to determine the phase required to obtain the desired directional pattern. The signal from the adder is further forwarded to the signal processing block 310.
115683 9115683 9
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.Although the invention has been described above with reference to the example of the accompanying drawings, it is clear that the invention is not limited thereto, but can be modified in many ways within the scope of the appended claims.
Claims (16)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20030544A FI115683B (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Synchronization procedure and information transfer system |
PCT/FI2004/000217 WO2004091163A1 (en) | 2003-04-10 | 2004-04-07 | Synchronization method and data transfer system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20030544A FI115683B (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Synchronization procedure and information transfer system |
FI20030544 | 2003-04-10 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20030544A0 FI20030544A0 (en) | 2003-04-10 |
FI20030544A FI20030544A (en) | 2004-10-11 |
FI115683B true FI115683B (en) | 2005-06-15 |
Family
ID=8565950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20030544A FI115683B (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Synchronization procedure and information transfer system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI115683B (en) |
WO (1) | WO2004091163A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111935050B (en) * | 2020-06-17 | 2022-07-05 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | Single carrier frequency domain equalization underwater acoustic communication system residual phase offset correction method based on phase search |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100442816B1 (en) * | 1998-07-08 | 2004-09-18 | 삼성전자주식회사 | Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Receiver Synchronization Method and Apparatus |
EP1049302B1 (en) * | 1999-04-23 | 2006-06-28 | Sony Deutschland GmbH | Synchronization preamble in an OFDM system |
US7548506B2 (en) * | 2001-10-17 | 2009-06-16 | Nortel Networks Limited | System access and synchronization methods for MIMO OFDM communications systems and physical layer packet and preamble design |
-
2003
- 2003-04-10 FI FI20030544A patent/FI115683B/en active IP Right Grant
-
2004
- 2004-04-07 WO PCT/FI2004/000217 patent/WO2004091163A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20030544A0 (en) | 2003-04-10 |
FI20030544A (en) | 2004-10-11 |
WO2004091163A1 (en) | 2004-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10492199B2 (en) | Transmitting apparatus, receiving apparatus, and communication system for formatting data | |
EP2975814B1 (en) | Chirp Signal Processor | |
US8332732B2 (en) | Common air interface supporting single carrier and OFDM | |
US8429502B2 (en) | Frame format for millimeter-wave systems | |
KR100818774B1 (en) | Method and apparatus for overlaying multi-carrier and direct sequence spread spectrum signals in a broadband wireless communication system | |
US8000377B2 (en) | System and method for variable rate multiple access short message communications | |
JP4569929B2 (en) | Communication device | |
US5809083A (en) | Differentially encoded pilot word system and method for wireless transmissions of digital data | |
EP1790105B1 (en) | Wireless transmission system and wireless transmission method and wireless station for use therein | |
US20040052228A1 (en) | Method and system of frequency and time synchronization of a transceiver to signals received by the transceiver | |
US20050099939A1 (en) | Apparatus and method for transmitting/receiving pilot signals in an OFDM communication system | |
US20010036221A1 (en) | Path search circuit dividing a received signal into a plurality of FFT windows to reduce arithmetic operation processes for cross-correlation coefficients | |
US20030179776A1 (en) | Multicarrier transmitter, multicarrier receiver, and multicarrier wireless communication method | |
KR20060130706A (en) | Method and apparatus for pilot signal transmission | |
KR20180112788A (en) | Signaling and Detection of Transmitter Identifiers in Broadcast Transmission Networks | |
KR102503255B1 (en) | Innovative use of Kalman filters in receive matrices to perform improved estimation of telecommunication signals | |
JP2011502452A (en) | Method and apparatus for improved data demodulation in a wireless communication network | |
CN1192109A (en) | CDMA radio transmission system | |
US20160128010A1 (en) | Single carrier frequency domain equalizer time synchronization in a broadband transceiver | |
US20050201473A1 (en) | Systems and methods for receiving data in a wireless communication network | |
JP2007235605A (en) | Wireless communication device and method | |
FI115683B (en) | Synchronization procedure and information transfer system | |
KR20050018296A (en) | Apparatus and method for transmitting/receiving pilot in an orthogonal frequency division multiplexing communication system | |
US6917657B2 (en) | Reduced MIPS pulse shaping filter | |
WO2006107136A1 (en) | Apparatus and method for detecting preamble and rf repeating system using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 115683 Country of ref document: FI |
|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ELEKTROBIT WIRELESS COMMUNICATIONS OY Free format text: ELEKTROBIT WIRELESS COMMUNICATIONS OY |